Как растения находят симбиотических партнёров
Команда под руководством клеточного биолога профессора Томаса Отта с биологического факультета Фрайбургского университета обнаружила ключевой фактор, необходимый бобовым растениям для установления первоначального контакта с клубеньковыми бактериями в почве.
Ключевое открытие: белок SYFO1
Исследователи идентифицировали уникальный для бобовых растений белок — симбиотический формин 1 (SYFO1). Эксперименты на растении Medicago truncatula (бо́бовик усечённый) показали, что корневые волоски растений с отключённым геном SYFO1 практически теряют способность обвиваться вокруг бактерий.
Механизм действия
Белок SYFO1 выполняет роль молекулярного моста:
- Связывается с актином — компонентом цитоскелета внутри клетки.
- Одновременно взаимодействует с клеточной стенкой снаружи клетки.
Это двойное связывание заставляет корневой волосок изменить направление роста: вместо прямого роста он формирует петлю, обвивающую бактерию. Таким образом, SYFO1 напрямую переводит симбиотический сигнал от бактерий в изменение формы клетки.
Эволюционное и практическое значение
- Эволюционная инновация: SYFO1 представляет собой особый эволюционный шаг. В то время как белки формины присутствуют во многих клетках и взаимодействуют с актином, этот особый тип реагирует исключительно на симбиотические сигналы бактерий.
- Перспектива для сельского хозяйства: Понимание тонких механизмов симбиоза может в будущем позволить вернуть эту утраченную в ходе эволюции способность другим сельскохозяйственным культурам, что снизит потребность в азотных удобрениях.
Исследование, проведённое в сотрудничестве с молекулярным биологом профессором Робертом Гроссе и эволюционным биологом доктором Пьером-Марком Дело, опубликовано в журнале Current Biology. Работа стала возможной благодаря междисциплинарному сотрудничеству в рамках кластера передовых исследований CIBSS.
